[发明专利]负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种负载感知的IEEE802.11b/g无线Mesh网络联合部分重叠信道分配与调度系统及方法。

背景技术

无线Mesh网络具有高带宽、快速部署、易于安装、维护简单、前期投资成本低等优势，能够扩展无线网络的覆盖范围，因此有望成为解决“最后一公里”接入问题的理想解决方案。

由同信道干扰引发的网络容量下降是无线Mesh网络面临的主要挑战。由于正交信道数的有限性，尤其是基于IEEE802.11b/g的无线Mesh网络只有3条正交信道，网络很难避免为相邻链路分配相同信道，因此仅利用正交信道难以解决干扰问题。部分重叠信道的引入为无线Mesh网络干扰减轻甚至消除带来了新的思路，通过仔细规划部分重叠信道的使用，可以有效降低网络中的干扰，增加网络中的并行传输数，能显著提升网络容量。从目前国内外的研究情况来看，无线Mesh网络中部分重叠信道的规划使用问题尚未得到有效解决。绝大多数部分重叠信道下的信道分配方案为负载感知信道分配方案，即假设网络中存在业务统计器，因此网络可以预先获知各链路上的负载。信道分配的任务就是在给定的这些条件下，沿着流的路径计算获得一种信道分配和链路调度结果，以完成负载的传递。但是现有信道分配方法存在以下不足：现有信道分配通常是在媒体接入控制MAC（MultimediaAccessControl）层使用CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance）接入机制下进行的，各链路使用竞争机制进行接入，只有满足信道无干扰约束的链路能同时传输，但是无干扰约束使得网络无法保证为所有有需要的链路分配信道，链路负载不能得到有效传递，网络容量受影响较大。因此应当考虑使用联合信道分配与链路调度的方法，为网络中所有需要传递负载的链路分配信道，将链路划分成不同的链路集合，使用分时调度方式在不同时隙调度不同链路集合，实现无冲突数据传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配系统及方法，以提升网络负载传输能力、提高无线Mesh网络容量，实现无干扰数据传输。

为了解决上述技术问题，本发明的负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配系统包括：

链路信道分配次序确定模块：

设网络中所有网络流的集合为T，需要分配信道的链路集合为L；利用式（1）计算链路l∈L上的负载load_l；

loadl=Σt∈Tpt×Itl---(1)]]>

其中t表示网络流中任意一条流，t∈T；p_t表示流t的流量；I_tl为二进制变量，当流t经过链路l时，Itl=1，否则I_tl=0；

根据链路集合L中各链路上的负载进行降序排列，确定链路的信道分配次序，链路的负载越重则信道分配的次序越靠前；对于负载相同的多个链路，信道分配次序随机选取；

信道分配模块：

首先，为链路集合L中负载最重的链路之一分配信道1，并将该链路添加到已分配信道的链路集合L₁中；然后按照链路信道分配次序依次为链路集合L中其他链路选取信道；在此过程中，对于其中任一链路i，取链路i与L中所有已经分配信道的链路之间的无干扰可选信道集合的交集；若所述交集为空，则不为链路i分配信道；否则选择无干扰可选信道集合的交集中信道号最小的信道分配给链路i，并将链路i添加到已分配信道的链路集合L₁中；信道分配第一轮遍历结束后未分配信道的链路集合为L¹=L-L₁；